(57)【要約】【課題】  エネルギー消費効率を上げることができる空調冷凍装置を提供する。【解決手段】  空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器２７を備えて当該利用側熱交換器２７を収容した室内ユニット１１により被空調室の空気調和を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えて当該蒸発器により前記被空調室に配置される冷却貯蔵設備３の冷却を行う冷却系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷却系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給され、熱的に連結されるカスケード熱交換機とを備え、前記室内ユニット１１は、前記被空調室の天井内部７１に収納されるユニット本体７２と、このユニット本体７２の下面に配置される化粧パネル７６とを備え、この化粧パネル７６には、前記冷却貯蔵設備３に対向する前記化粧パネル７６の辺以外の辺７６Ａ，７６Ｄに沿って吹出口７８Ａ，７８Ｄを形成したことを特徴とする。【選択図】      図５
2005300012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備えて当該利用側熱交換器を収容した室内ユニットにより被空調室の空気調和を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えて当該蒸発器により前記被空調室に配置される冷却貯蔵設備の冷却を行う冷却系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷却系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給され、熱的に連結されるカスケード熱交換機とを備え、
前記室内ユニットは、前記被空調室の天井内部に収納されるユニット本体と、このユニット本体の下面に配置される化粧パネルとを備え、この化粧パネルには、前記冷却貯蔵設備に対向する前記化粧パネルの辺以外の辺に沿って吹出口を形成したことを特徴とする空調冷凍装置。
【請求項２】
前記吹出口は、前記化粧パネルの隣接する二辺に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の空調冷凍装置。
【請求項３】
前記吹出口は、中心角が略９０°の円弧状の開口で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の空調冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却貯蔵設備は、前面に開口が形成されたオープンショーケースであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空調冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば店舗等において室内空調と冷却貯蔵設備の庫内冷却とを行うための空調冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンビニエンスストア等の店舗の室内空調を行う空調系統部と、店舗内に配置され、商品を陳列販売する冷蔵或いは冷凍用のオープンショーケースや扉付きのショーケース（冷却貯蔵設備）の冷却を行う冷却系統部とを備える空調冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１７４４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の空調冷凍装置では、空調系統部と冷却系統部とが、それぞれ空調負荷、冷却設備の負荷に応じて運転されるだけであって、システム全体のエネルギー消費効率（ＣＯＰなど）を向上させることができない。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エネルギー消費効率を上げることができる空調冷凍装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を備えて当該利用側熱交換器を収容した室内ユニットにより被空調室の空気調和を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えて当該蒸発器により前記被空調室に配置される冷却貯蔵設備の冷却を行う冷却系統部と、前記空調系統部の低圧側の空調用冷媒と前記冷却系統部の高圧側の冷却用冷媒とが供給され、熱的に連結されるカスケード熱交換機とを備え、前記室内ユニットは、前記被空調室の天井内部に収納されるユニット本体と、このユニット本体の下面に配置される化粧パネルとを備え、この化粧パネルには、前記冷却貯蔵設備に対向する前記化粧パネルの辺以外の辺に沿って吹出口を形成したことを特徴とする。
【０００６】
この場合において、前記吹出口は、前記化粧パネルの隣接する二辺に沿って形成される構成としても良い。
【０００７】
また、前記吹出口は、中心角が略９０°の円弧状の開口で形成される構成としても良い。
【０００８】
また、前記冷却貯蔵設備は、前面に開口が形成されたオープンショーケースである構成としても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、室内ユニットから吹き出される温調された空気が冷却貯蔵設備の外乱とならないため、冷却系統部の負荷が安定し、この冷却系統部のエネルギー消費効率を向上させることができる。
【００１０】
更に、カスケード熱交換器において、空調系統部の低圧側の冷媒と、冷凍系統部の高圧側の冷媒との間で熱交換を促進させることにより、システム全体としてのエネルギー消費効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の空調冷凍装置１のシステム構成を示す図である。この空調冷凍装置１は、例えばコンビニエンスストアの店舗内２（被空調室内）の室内空調と、そこに設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内冷却とを実現するものである。なお、冷蔵ケース３は、前面や上面が開口しているオープンショーケースと、透明ガラス扉にて開口が開閉自在に閉塞されたウォークインショーケースとがあり、その庫内が冷蔵温度（＋３℃〜＋１０℃）に冷却され、飲料や冷蔵食品が陳列されるものである。冷凍ケース４は、庫内が冷凍温度（−１０℃〜−２０℃）に冷却され、冷凍食品や冷菓などが陳列されるものである。
【００１３】
空調冷凍装置１は、店舗内２の空調を行う空調系統部６と、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の庫内冷却を行う冷却系統部８とを備えている。この空調系統部６は、店舗内２の天井などに設置された室内ユニット１１と、店舗外に設置された室外ユニット１２とを備えている。この室内ユニット１１と室外ユニット１２との間には空調用冷媒回路７が配管構成されている。この空調用冷媒回路７は、室内ユニット１１内に収容された利用側熱交換器２７と、室外ユニット１２内に設置された熱源側熱交換器１６及び圧縮ユニットとしての空調用圧縮機１３Ａ，１３Ｂとにより冷暖房サイクルを行うものである。
【００１４】
空調用圧縮機１３Ａはインバータ制御用の圧縮機であり、空調用圧縮機１３Ｂは定速運転用の圧縮機である。これら空調用圧縮機１３Ａ，１３Ｂは、並列接続されて各空調用圧縮機１３Ａ及び１３Ｂの吐出側が逆止弁５Ａ，５Ｂを介して合流され、オイルセパレータ１０を介して四方弁１４の一方の入口に接続される。また、四方弁１４の一方の出口は熱源側熱交換器１６の入口に接続されている。この熱源側熱交換器１６は、多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側１６Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１６Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器１６の出口側１６Ｂの出口は、並列接続された逆止弁５Ｃと膨張弁１７とを介して膨張弁１８の入口に接続され、膨張弁１８の出口は室内ユニット１１に渡り、利用側熱交換器２７の入口に接続されている。
【００１５】
利用側熱交換器２７の出口は、室外ユニット１２に渡り、四方弁１４の他方の入口に接続される。この四方弁１４の他方の出口は逆止弁５Ｄを介してアキュムレータ２３の入口に接続され、このアキュムレータ２３の出口が空調用圧縮機１３Ａ，１３Ｂの吸込側に接続されている。なお、逆止弁５Ｄはアキュムレータ２３側が順方向とされている。
【００１６】
また、この空調用冷媒回路７においては、膨張弁１７と膨張弁１８との間の冷媒管が分岐され、この分岐管が膨張弁１９を介してカスケード熱交換器２１に接続される。このカスケード熱交換器２１は、複数の伝熱プレートを積層して、各伝熱プレート管に２種類の冷媒が流通する空調側通路２１Ａとケース側通路２１Ｂとを交互に形成し、隣接する空調側通路２１Ａ及びケース側通路２１Ｂを２種類の冷媒が流通する間に伝熱プレートを介して熱交換が行われるプレート式熱交換器が適用される。このカスケード熱交換器２１によって空調用冷媒回路７の低圧側と冷却用冷媒回路９の高圧側とは熱的に連結されている。
【００１７】
このカスケード熱交換器２１は、空調側通路２１Ａの入口が膨張弁１９に接続され、その出口がアキュムレータ２３を介して空調用圧縮機１３Ａ，１３Ｂの吸込側に接続されている。これにより、膨張弁１９により低圧とされた冷媒は、カスケード熱交換器２１に供給された後、空調用圧縮機１３Ａ，１３Ｂに戻される。すなわち、この空調冷凍装置１においては、冷媒循環経路として、利用側熱交換器２７を経由する経路αと、カスケード熱交換器２１を経由する経路βとが形成される。
【００１８】
室外側空調コントローラ２６は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット１２側の空調系統部６の機器を制御するものである。また、室内側空調コントローラ２８は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、リモートコントローラ（不図示）を介して入力したユーザ指示に基づいて室内ユニット１１側の機器を制御したり、室外側空調コントローラ２６にユーザ指示に応じた情報などをデータ通信したりするものである。また、送風機２４は、熱源側熱交換器１６に外気を送風する送風機であり、送風機１５は、利用側熱交換器２７に室内空気を送る送風機である。
【００１９】
一方、冷却系統部８は、冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４と、室外ユニット１２との間に渡って設けられた冷却用冷媒回路９とを備えている。この冷却用冷媒回路９は、冷蔵ケース３に設けられた冷蔵用蒸発器４３、冷凍ケース４に設けられた冷凍用蒸発器４９、室外ユニット１２内に設置された凝縮器（熱交換器）３８及び冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４により冷凍サイクルを行うものである。
【００２０】
冷却用圧縮機３７は、冷媒循環を主たる役割とするものであり、この冷却用圧縮機３７の吐出側は、オイルセパレータ３１を介して四方弁３９の一方の入口に接続され、この四方弁３９の一方の出口が凝縮器３８の入口に接続されている。この凝縮器３８は多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側３８Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側３８Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器３８の出口側３８Ｂの出口はレシーバータンク３６の入口に接続され、このレシーバータンク３６の出口が四方弁４１の一方の入口に接続されている。すなわち、レシーバータンク３６は凝縮器３８の冷媒下流側に接続されている。
【００２１】
また、四方弁４１の一方の出口はカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口に接続されている。また、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口は、四方弁３９の他方の入口に接続されており、この四方弁３９の他方の出口は四方弁４１の他方の入口に接続されている。そして、この四方弁４１の他方の出口は室外ユニット１２から出て室内２（店内）に入り分岐する。分岐した一方の配管は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵ケース３の冷蔵用蒸発器４３の入口に接続されている。他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍ケース４の冷凍用蒸発器４９の入口に接続されている。
【００２２】
冷凍用蒸発器４９の出口は、逆止弁３０を介して昇圧用圧縮機５４の吸込側に接続されている。この昇圧用圧縮機５４は、冷凍ケース４を経た冷媒の圧力を、冷蔵ケース３を経た冷媒圧力まで昇圧させるためのものであり、冷却用圧縮機３７よりも出力の小さい圧縮機である。この昇圧用圧縮機５４の吐出側は、オイルセパレータ４５を介して四方弁４２の一方の入口に接続され、四方弁４２の一方の出口は冷蔵用蒸発器４３の出口側に接続された後、冷却用圧縮機３７の吸込側に接続されている。すなわち、昇圧用圧縮機５４と冷却用圧縮機３７とは、冷媒回路上、直列に接続される。また、四方弁４２の他方の入口は、昇圧用圧縮機５４の入口側の管路に接続され、四方弁４２の他方の出口は、逆止弁６１を介してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口側の管路に接続されている。なお、逆止弁６１はカスケード熱交換器２１側が順方向とされている。
【００２３】
上記構成では、冷却系統部８の各構成部品のうち、昇圧用圧縮機５４、逆止弁３０、オイルセパレータ４５及び四方弁４２が、冷却用圧縮機３７を収納する室外ユニット１２とは別ユニットのブースタユニット２２に収納されている。このブースタユニット２２に収納された四方弁４２は、それを切り換えることにより、冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９から出た冷媒（冷却用冷媒）を、冷却系統部８の各圧縮機（冷却用圧縮機３７或いは昇圧用圧縮機５４）を経由せずに、カスケード熱交換器２１の入口に導くバイパス経路を形成可能に構成されている。これによれば、冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４の一方が故障した場合、四方弁４２を切り換えることにより、冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９から流出した冷媒は、故障していない圧縮機を経由してカスケード熱交換器２１の入口に導くことができる。
【００２４】
室外側冷却コントローラ３２は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット１２側の冷却系統部８の機器を制御するものである。また、冷蔵ケースコントローラ５０は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷蔵ケース３の庫内温度に基づいて冷却系統部８の機器を制御するものである。また、冷凍ケースコントローラ５５は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷凍ケース４の庫内温度に基づいて冷却系統部８の機器を制御するものである。また、送風機３５は、凝縮器３８に外気を送風する送風機であり、送風機２０は、凝縮器３８に冷蔵ケース３の庫内空気を送る送風機であり、送風機２５は、冷凍用蒸発器４９に冷凍ケース４の庫内空気を送る送風機である。
【００２５】
また、空調冷凍装置１は、主コントローラ５６を有している。この主コントローラ５６は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、室外側空調コントローラ２６、室内側空調コントローラ２８、室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０及び冷凍ケースコントローラ５５とデータ通信を行うものである。なお、この空調冷凍装置１においては、空調用冷媒回路７と冷却用冷媒回路９とでは異なる冷媒が用いられ、例えば、空調用冷媒回路７にはＲ４１０Ａが用いられ、冷却用冷媒回路９にはＲ４１０Ａより沸点が高いＲ４０４Ａが用いられる。このように、この空調冷凍装置１は、各冷媒回路に最適な冷媒をそれぞれ用いることができるので、回路設計の自由度を高くすることができる。
【００２６】
店舗正面には、図３に示すように、店舗外から店舗内２が一望できるようにガラス６４が張られており、この店舗正面の右側には、この店舗に出入りをするための出入口６０が設けられている。この出入口６０から店舗内２に入ると、上記ガラス６４に沿って書籍等を置く書籍棚６２が配置されている。また、出入口６０の右側の壁面には、レジカウンタ６５が設けられ、出入口６０の左側の壁面には、ウォークインショーケース３Ｂ及び冷凍ケース４が設けられている。更に、出入口６０側に対向する壁面には、オープンショーケース３Ａが配置され、店舗に中央には、商品を陳列する陳列棚６３が設けられている。店舗２外には室外ユニット１２が配置され、この室外ユニット１２は冷却用冷媒回路９を介して、店舗内２に配置される冷蔵ケース３（オープンショーケース３Ａ、ウォークインショーケース３Ｂ）及び冷凍ケース４に接続されている。また、室外ユニット１２は、空調用冷媒回路７を介して、室内ユニット１１に接続されている。オープンショーケース３Ａは、その前面に開口が形成されており、庫外と庫内とを隔てる扉が設けられていないため、オープンショーケース３Ａの上方から下方に向けて冷風（エアカーテン）を送風する構成とし、このエアカーテンが庫外と庫内とを隔てている。これにより、オープンショーケース３Ａの庫内温度は、庫外温度の影響に左右されずに、ほぼ一定範囲（＋３℃〜＋１０℃）の温度に保たれる。
【００２７】
室内ユニット１１は、図４に示すように、店舗内の天井内部７１に収納されるユニット本体７２と、このユニット本体７２の下面に配置され、天井孔７４を覆うように天井面７５に設けられた化粧パネル７６とを備える。ユニット本体７２には、送風機１５と、この送風機１５を取り囲むように配置される利用側熱交換器２７とが収容されている。化粧パネル７６は、４辺の長さがほぼ等しい正方形の外観形状を呈している。この化粧パネル７６は、従来の４方向吹出口を備える化粧パネルと略同一の大きさとされ、従来の化粧パネルと交換可能に構成されている。この化粧パネル７６の略中央には、店舗内の空気を吸い込む吸込口７７が形成されるとともに、利用側熱交換器２７にて熱交換された空気が吹き出される吹出口７８が形成されている。この吹出口７８には吹き出す空気の向きを変更するフラップ７９が取り付けられている。
【００２８】
この吹出口７８は、室内ユニット１１が店舗内に配置された場合に、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂに対向する化粧パネル７６の辺以外の辺に沿って形成されている。具体的には、図５に示すように、化粧パネルの４辺７６Ａ〜７６Ｄのうち、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂとは対向していない側の辺７６Ａ，７６Ｄに沿って吹出口７８Ａ，７８Ｄが形成されている。すなわち、これらの吹出口７８Ａ，７８Ｄは、化粧パネル７６の隣接する２辺７６Ａ，７６Ｄに沿って形成されている。
【００２９】
これによれば、室内ユニット１１の吹出口７８は、オープンショーケース３Ａに対向する化粧パネル７６の辺７６Ｃに沿って形成されることがないため、この吹出口７８を通じて吹き出される温調された空気が、オープンショーケース３Ａのエアカーテンに当たることがなく、これに外乱を発生させることが防止される。従ってオープンショーケース３Ａの庫内温度は、室内ユニット１１から吹き出される風の影響を受けることなく、一定範囲（＋３℃〜＋１０℃）に保つことができる。
【００３０】
また、ウォークインショーケース３Ｂには、庫内と庫外とを隔てる扉が設けられているため、オープンショーケース３Ａに比べて、吹出口７８を通じて吹き出される温調された空気が外乱を与える影響は少ない。しかし、ウォークインショーケース３Ｂに対向する化粧パネル７６の辺７６Ｂに沿って、吹出口７８を形成しないことにより、ウォークインショーケース３Ｂの扉を開閉する際の外乱の発生を防止することができる。
【００３１】
なお、上記構成では、従来の４方向吹出口を備える化粧パネルに比べて、吹出口７８の面積が小さくなっているが、室内側空調コントローラ２８のタップ設定により、風量を調整可能な構成としているため、室内ユニット１１の吹出口７８Ａ，７８Ｄから吹き出される風量は変わらない。
【００３２】
次に、空調冷凍装置１の動作を説明する。
【００３３】
この空調冷凍装置１において、空調系統部６は、室外側空調コントローラ２６及び室内側空調コントローラ２８により、リモートコントローラ（不図示）を介して指示された設定温度と、室内ユニット１１Ｂに設けられた温度センサ７０により検出された店舗内２の温度（室内温度ＴＡ）との偏差に応じて、冷房運転又は暖房運転を行い、室内温度を設定温度に空調する。また、冷却系統部８は、室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０及び冷凍ケースコントローラ５５の制御の下、冷蔵ケース３の庫内温度を予め設定された冷蔵温度にすると共に、冷凍ケース４の庫内温度を予め設定された冷凍温度にする。
【００３４】
詳述すると、この空調冷凍装置１において、主コントローラ５６は、各コントローラ２６、２８、３２、５０、５５とデータ通信することで、空調系統部６と冷却系統部８の現在の運転状態に関するデータを受信し、受信したデータに基づき、後述するその時点で最適な運転パターンを決定し、この最適運転パターンに関するデータ及び各機器の運転データを各コントローラ２６、２８，３２、５０、５５に送信する。そして、各コントローラ２６、２８、３２、５０、５５が、主コントローラ５６から受信したデータに基づいて後述する制御動作を実行する。
（１）  空調系統部の冷房運転
まず、室外側空調コントローラ２６は、空調系統部６の冷房運転が最適であると判断した場合、冷房運転を行うべく、室内側空調コントローラ２８及び主コントローラ５６へ所定のデータを送信するとともに、このデータを受信した主コントローラ５６は、これらのデータを室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０及び冷凍ケースコントローラ５５に送信する。
【００３５】
図１に示すように、室外側空調コントローラ２６は、四方弁１４の一方の入口（オイルセパレータ１０との接続口）を一方の出口（熱源側熱交換器１６との接続口）に連通させ、他方の入口（利用側熱交換器２７との接続口）を他方の出口（アキュムレータ２３との接続口）に連通させる。また、膨張弁１７を全開とし、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂを運転する。なお、室外側空調コントローラ２６は、空調用圧縮機１３Ａについては運転周波数をインバータ制御して能力制御をする。
【００３６】
空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂが運転されると、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１０から四方弁１４を経て熱源側熱交換器１６の入口側１６Ａに入る。この熱源側熱交換器１６には送風機２４により外気が通風されており、冷媒はここで放熱し、凝縮液化する。すなわち、この場合、熱源側熱交換器１６は凝縮器として機能する。この液冷媒は、熱源側熱交換器１６を経て膨張弁１７を通過した後、分岐される。分岐した一方は膨張弁１８に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、利用側熱交換器に分岐して流入し、そこで蒸発する。この利用側熱交換器２７には、送風機１５により室内空気（店舗内の空気）が通風され、冷媒の蒸発による吸熱作用で室内空気を冷却する。これにより、室内２（店舗内）の冷房が行われる。利用側熱交換器２７を出た低温のガス冷媒は合流された後、四方弁１４、逆止弁５Ｄ、アキュムレータ２３を順次経て空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に供給される循環を繰り返す。
【００３７】
また、膨張弁１７を通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁１９に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａに流入し、そこで蒸発する。かかる空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発による吸熱作用でカスケード熱交換器２１は冷却され、低温となる。カスケード熱交換器２１を出た低温のガス冷媒はアキュムレータ２３を経て空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に供給される循環を繰り返す。
【００３８】
室内側空調コントローラ２８は、温度センサ（不図示）を介して検出した店舗２内の空気温度に基づき、室内（店舗内）２の温度を予め設定された設定温度とするように、利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。この室内側空調コントローラ２８の情報は室外側空調コントローラ２６に送信され、室外側空調コントローラ２６はこの情報に基づいて空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転を制御する。
【００３９】
室外側空調コントローラ２６は、温度センサ（不図示）を介して検出した利用側熱交換器２７の出入口の冷媒温度、或いは、利用側熱交換器２７の温度と、カスケード熱交換器２１の出入口の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器２１の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁１８、１９の弁開度を調整する。
【００４０】
一方、室外側冷却コントローラ３２は、冷却用圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮器３８に供給すべく、冷却系統部８の冷却用冷媒回路９の四方弁３９の一方の入口（オイルセパレータ３１との接続口）を一方の出口（凝縮器３８との接続口）に連通させ、他方の入口（カスケード熱交換器２１との接続口）を他方の出口（四方弁４１との接続口）に連通させる。
【００４１】
また、室外側冷却コントローラ３２は、凝縮器３８を通過したガス冷媒をカスケード熱交換器２１に供給すべく、四方弁４１の一方の入口（四方弁３９との接続口）を一方の出口（冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９（電磁弁４６、４７、５２）との接続口）に連通させ、他方の入口（レシーバータンク３６との接続口）を他方の出口（カスケード熱交換器２１との接続口）に連通させる。そして、冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４を運転する。
【００４２】
これにより、冷却用圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ３１にてオイルが分離された後、四方弁３９を経て凝縮器３８の入口側３８Ａに入る。この凝縮器３８には送風機３５により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はここで放熱し、凝縮する。この凝縮器３８から出た冷媒は、レシーバータンク３６内に入り、そこに一旦貯留されて気／液が分離される。分離された液冷媒は、レシーバータンク３６から出て四方弁４１を通過した後、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。このカスケード熱交換器２１に供給された冷却用冷媒回路９の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却され、更に過冷却される。なお、前述の如く凝縮器３８の直後にレシーバータンク３６を配置しているので、過冷却時の熱損失を無くすことができると共に、冷媒量の調整を行うことができる。
【００４３】
このカスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は、四方弁３９、４１を順次通過した後に分岐され、一方は電磁弁４６を通過して膨張弁４４に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。冷蔵用蒸発器４３には送風機２０により冷蔵ケース３の庫内空気がそれぞれ通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷蔵ケース３の庫内冷却が行われる。冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒は、昇圧用圧縮機５４のオイルセパレータ４５の出口側に至る。
【００４４】
また、カスケード熱交換器２１にて過冷却されて分岐された他方の冷媒は、電磁弁５２を通過して膨張弁５１に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷凍用蒸発器４９に供給され、そこで蒸発する。この冷凍用蒸発器４９には送風機２５により冷凍ケース４の庫内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷凍ケース４の庫内冷却が行われる。
【００４５】
冷凍用蒸発器４９を出た低温のガス冷媒は、分岐され、一方は逆止弁３０を経て昇圧用圧縮機５４に至り、そこで圧縮されて冷蔵用蒸発器４３の出口側の圧力（冷蔵系統の低圧側圧力）まで昇圧された後、昇圧用圧縮機５４から吐出され、オイルセパレータ４５でオイルを分離された後、冷蔵用蒸発器４３からの冷媒と合流する。この合流した冷媒は冷却用圧縮機３７の吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。また他方は、四方弁４２、逆止弁６１を介してカスケード熱交換器２１に流入する。
【００４６】
冷蔵ケースコントローラ５０は、温度センサ（不図示）を介して検出した冷蔵ケース３の庫内温度若しくは冷蔵用蒸発器４３を経た吐出冷気温度或いは冷蔵用蒸発器４３への吸込冷気温度と、冷蔵用蒸発器４３の出口側の冷媒温度、或いは、冷蔵用蒸発器４３の温度とに基づいて各膨張弁４４の弁開度をそれぞれ制御する。これにより、冷蔵ケース３の庫内を前述した冷蔵温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。また、冷凍ケースコントローラ５５は、冷凍ケース４の庫内温度若しくは冷凍用蒸発器４９を経た吐出冷気温度或いは冷凍用蒸発器４９への吸込冷気温度と、冷凍用蒸発器４９の出口側の冷媒温度、或いは、冷凍用蒸発器４９の温度とに基づいて膨張弁５１の弁開度を制御する。これにより、冷凍ケース４の庫内を前述した冷凍温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。
【００４７】
また、室外側冷却コントローラ３２は、各膨張弁４４、５１のいずれかが開放されているときは、冷却用圧縮機３７の吸込側の圧力（冷却用冷媒回路９の低圧圧力）に基づいて冷却用圧縮機３７の運転周波数を制御し、各膨張弁４４、５１の全てが全閉となったときに冷却用圧縮機３７の運転を停止する。
【００４８】
これによれば、冷房運転中に、空調用冷媒回路７を流れる低圧側の冷媒をカスケード熱交換器２１に供給し、冷却用冷媒回路９を流れる高圧側の冷媒を過冷却するため、冷却系統部８の冷却能力及び運転効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、冷却用冷媒回路９の冷凍用蒸発器４９から出た冷媒の圧力はその蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器４３を出た冷媒より低くなるが、冷蔵用蒸発器４３から出た冷媒と合流する前に昇圧用圧縮機５４により圧縮されるので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４といったように異なる庫内温度に制御する場合でも各ケースを適正温度に冷却しながら、昇圧用圧縮機５４により冷却用圧縮機３７に吸い込まれる冷媒の圧力を揃えることができ、運転を支障無く行うことができる。
（２）  空調系統部の暖房運転
次に、空調系統部の暖房運転を図２を参照しつつ説明する。
【００５０】
まず、室外側空調コントローラ２６は、空調系統部６の暖房運転が最適であると判断した場合、暖房運転を行うべく、室内側空調コントローラ２８及び主コントローラ５６へ所定のデータを送信すると共に、このデータを受信した主コントローラ５６は、これらのデータを室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０及び冷凍ケースコントローラ５５へ送信する。
【００５１】
室外側空調コントローラ２６は、冷媒の流れを冷房運転時と逆にすべく、四方弁１４の一方の入口（オイルセパレータ１０との接続口）を一方の出口（アキュムレータ２３との接続口）に連通させ、他方の入口（利用側熱交換器２７との接続口）を他方の出口（熱源側熱交換器１６との接続口）に連通させる。また、膨張弁１７を全閉とすると共に膨張弁１８を全開とし、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂを運転する。
【００５２】
空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂが運転されると、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４を経て利用側熱交換器２７に供給される。この利用側熱交換器２７には、送風機１５により室内空気が通風され、冷媒はここで放熱し、室内空気を加熱する一方、凝縮化する。これにより、室内（店舗内）の暖房が行われる。
【００５３】
利用側熱交換器２７で液化した冷媒は、膨張弁１８、膨張弁１９を順に経由して低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａに流入し、そこで蒸発して吸熱した後、アキュムレータ２３を経て空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に供給される循環を繰り返す。
【００５４】
室外側空調コントローラ２６は、カスケード熱交換器２１の出入口の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器２１の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁１８、１９の弁開度を調整する。また、室内側空調コントローラ２８は利用側熱交換器２７の温度やそこに吸い込まれる空気温度に基づき、室内（店舗内）２の温度を予め設定された設定温度とするように、利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。
【００５５】
一方、室外側冷却コントローラ３２は、冷却系統部８の冷却用冷媒回路９の四方弁３９の一方の入口（オイルセパレータ３１との接続口）を一方の出口（四方弁４１との接続口）に連通させ、他方の入口（カスケード熱交換器２１との接続口）を他方の出口（凝縮器３８との接続口）に連通させる。また、室外側冷却コントローラ３２は、四方弁４１の一方の入口（四方弁３９との接続口）を一方の出口（冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９（電磁弁４６、４７、５２）との接続口）に連通させ、他方の入口（レシーバータンク３６との接続口）を他方の出口（カスケード熱交換器２１との接続口）に連通させる。そして、冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４を運転する。
【００５６】
これにより、冷却用圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁３９、４１を経てカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに供給される。すなわち、冷却用圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷房運転の場合は凝縮器３８を経た後にカスケード熱交換器２１に供給されるのに対し、凝縮器３８に行く前にカスケード熱交換器２１に供給される。
【００５７】
このカスケード熱交換器２１に供給された冷却用冷媒回路９の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却され、更に過冷却される。言い換えると、空調用冷媒回路７の冷媒は、冷却用冷媒回路９の冷媒から熱を汲み上げることができる。
【００５８】
カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂを通過した冷媒は、四方弁３９を経て凝縮器３８の入口側３８Ａに入る。この凝縮器３８には送風機３５により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はここで放熱し、凝縮する。
【００５９】
この凝縮器３８から出た冷媒はレシーバータンク３６内に入り、そこに一旦貯留されて気／液が分離される。分離された液冷媒はレシーバータンク３６から出て四方弁４１を通過した後に分岐され、前述同様に電磁弁４６、５２に向かうことになる。
【００６０】
上記運転により、空調用冷媒回路７の暖房運転時においても、空調用冷媒回路７を流れる低圧側の冷媒をカスケード熱交換器２１に供給し、冷却用冷媒回路９を流れる高圧側の冷媒を過冷却することにより、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の冷蔵用蒸発器４３、４４の冷却能力と冷却系統部８の運転効率とを改善することができる。
【００６１】
さらに、暖房運転時には、空調用冷媒回路７の冷媒が、カスケード熱交換器２１にて冷却用冷媒回路９の冷媒から熱を汲み上げるので、空調系統部６の暖房能力を改善することができ、総じて室内空調と冷蔵ケース３及び冷凍ケース４の庫内冷却とを行う空調冷凍装置１全体の効率改善を図り、省エネルギー化を図ることができる。
【００６２】
特にこの場合、冷却用冷媒回路９の高圧側の冷媒を、凝縮器３８より先にカスケード熱交換器２１に供給するので、この冷媒からの排熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路７の暖房能力をより一層向上させることができる。
【００６３】
本実施形態では、上記（１）、（２）の運転制御において、室内ユニット１１の吹出口７８は、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂに対向しない側の化粧パネル７６の辺に沿って形成されることにより、この吹出口７８から吹き出される温調された空気が冷却貯蔵設備の外乱とならないため、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂの負荷が安定し、冷却用圧縮機３７を効率の良い回転周波数範囲内で制御できる。そのため、冷却系統部８のエネルギー消費効率を向上させることができる。
【００６４】
更に、カスケード熱交換器２１において、空調系統部６の低圧側の冷媒と、冷却系統部８の高圧側の冷媒との間で熱交換が促進されると、冷却側の負荷が安定し、その運転が安定する。通常、空調系統部６のエネルギー消費効率と、冷却系統部８のエネルギー消費効率とを比較した場合、空調系統部６のエネルギー消費効率が優れるため、カスケード熱交換器２１における熱交換をより多く促進させた場合、その分だけ、本システム全体としての効率改善を図り、エネルギー消費効率を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、化粧パネル７６は、従来の４方向吹出口を備える化粧パネルと交換可能に構成されていることから、店舗におけるオープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂの配置状況に応じて、これらの冷却貯蔵設備３に対向する辺以外の辺に吹出口７８を備える化粧パネル７６に交換することにより、上述のように、空調冷凍装置１全体の効率改善を図り、エネルギー消費効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、室内ユニット１１は、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂに対向する化粧パネル７６の辺以外の辺に沿って吹出口７８が形成される構成としているため、従来の４方向吹出口を有する化粧パネルの一部の吹出口を遮風材などで塞ぐ必要はなく、化粧パネルのデザインについても美観が向上する。
【００６７】
本実施形態では、図５に示すように、化粧パネル７６の隣接する２辺７６Ａ，７６Ｄに沿って吹出口７８Ａ，７８Ｄを形成する構成としているが、中心角が略９０°の円弧状の開口で形成される吹出口８０を備える構成としても良い。この構成では、図６に示すように、化粧パネル７６の２辺７６Ａ，７６Ｄに垂直な方向に風を吹き出すだけでなく、上記円弧状の開口からも、風を吹き出すことができるので、その分だけ早く店舗内２に熱交換された空気が拡散されるため、空調効率を向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態では、吹出口７８は、オープンショーケース３Ａやウォークインショーケース３Ｂに対向しない側の化粧パネル７６の辺に沿って形成される構成として説明したが、この点は冷凍ケース４についても同様であるため説明を省略する。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、コンビニエンスストア等の店舗に適用される空調冷凍装置に本発明を適用する場合について述べたが、空調と、冷蔵ケース３や冷凍ケース４以外の冷却貯蔵設備の冷却とを行う空調冷凍装置に広く適用することができる。更に、上記実施形態で示した配管構成などは、それに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００７０】
また、本実施形態では、空調冷凍装置１をコンビニエンスストアに配置する構成について説明したが、例えば学校などであっても、冷却貯蔵設備を有する空間の空調及び、当該冷却貯蔵設備の冷却を行う場合には、当該空調冷凍装置１を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係る空調冷凍装置の冷媒回路を含むシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空調冷凍装置の空調系統部の暖房運転を説明するための図である。
【図３】コンビニエンスストアを示す斜視図である。
【図４】室内ユニット内部構成を示す断面図である。
【図５】化粧パネルに形成された吹出口と冷却貯蔵設備との位置関係を示す図である。
【図６】吹出口の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  空調冷凍装置
２  店舗内（被空調室内）
３  冷蔵ケース（冷却貯蔵設備）
３Ａ  オープンショーケース
３Ｂ  ウォークインショーケース
４  冷凍ケース（冷却貯蔵設備）
６  空調系統部
８  冷却系統部
１１  室内ユニット
１２  室外ユニット
１３  圧縮ユニット
１３Ａ、１３Ｂ  空調用圧縮機
２１  カスケード熱交換器
２７  利用側熱交換器
３７  冷却用圧縮機
７１  天井内部
７２  ユニット本体
７６  化粧パネル
７８  吹出口
【図１】
2005300012.tif 000003
【図２】
2005300012.tif 000004
【図３】
2005300012.tif 000005
【図４】
2005300012.tif 000006
【図５】
2005300012.tif 000007
【図６】
2005300012.tif 000008